Accélérateurs linéaires

Un accélérateur linéaire (anglais: Linear Accelerator, LINAC en version courte) est un accélérateur de particules permettant d’accélérer des particules chargées électriquement. Il sert à libérer une dose d’énergie définie au préalable. Les accélérateurs linéaires dotés d’un faisceau d’électrons pour la génération de rayons X sont utilisés en médecine pour la radiothérapie des tumeurs cancéreuses.

Avec nos accélérateurs linéaires disposant d’un système de contrôle du positionnement intégré, les irradiations peuvent être réalisées au millimètre près. Le tissu sain est ainsi ménagé au maximum et les effets indésirables sont réduits à un minimum. L’accélérateur linéaire possède en outre diverses fonctions supplémentaires: sensible à la respiration du patient, il tient compte des mouvements de la tumeur lors des excursions respiratoires. La technique de radiothérapie avec modulation d’intensité permet, pour sa part, d’adapter les champs d’irradiation au volume de la tumeur.

Technologie

Les accélérateurs linéaires (LINAC) sont déjà utilisés depuis plus de 50 ans. Depuis lors, le principe de base n’a pas changé. Des électrons sont accélérés dans un champ électromagnétique avec une tension de plusieurs mégavolts puis utilisés directement pour la thérapie (essentiellement pour les tumeurs superficielles) ou transformés en photons (de pures particules quantiques d’énergie). Ces photons extrêmement énergétiques pénètrent à travers le corps et donnent leur énergie en fonction du tissu traversé. Avec un accélérateur linéaire moderne, il est ainsi possible d’irradier n’importe quel endroit du corps.

Le développement par le progrès

Depuis la fin des années 70, la radiothérapie a évolué essentiellement grâce au développement de l’informatique. Les accélérateurs linéaires ont certes conservé leur principe de base mais les possibilités de planification et la précision des irradiations ont nettement augmenté. Grâce à l’utilisation du scanner, il est devenu possible de localiser les tumeurs à l’intérieur du corps. Les zones à irradier peuvent être marquées sur les coupes tomographiques et la tumeur peut ainsi être représentée en trois dimensions.

Une irradiation soigneuse

Le volume tridimensionnel est représenté sur l’ordinateur de planification et va servir de base au physicien médical pour élaborer le plan d’irradiation. En général, le volume tumoral est soumis à un «tir croisé» venant de plusieurs directions tout en respectant une distance de sécurité prédéfinie et en faisant attention à ce que les organes présentant des risques soient le plus possible épargnés. Les régions irradiées ne sont plus rectangulaires mais elles sont adaptées au volume défini à l’aide de caches protecteurs. L’objectif de chaque traitement radio-oncologique est de livrer une dose maximale de radiations dans la zone tumorale tout en préservant le plus possible les organes à risque. La probabilité de parvenir à stériliser une tumeur, outre sa taille et son histologie, dépend essentiellement de la dose de radiation appliquée. En revanche, la probabilité de subir des effets indésirables dépend de la sollicitation des tissus normaux et sains. Depuis quelques années, il est en outre possible de moduler et de contrôler l’intensité des photons au sein des champs (radiothérapie conformationnelle par modulation d’intensité, RCMI). Ainsi, les régions exposées à des hautes doses peuvent-elles être ajustées plus exactement au volume tumoral toute en préservant les organes sensibles.

Plus l’irradiation est précise, moins il y a d’effets indésirables

Cependant, toutes ces nouvelles technologies impliquent que les irradiations se déroulent toujours exactement dans les mêmes conditions. La géométrie de l’accélérateur linéaire est rigide et les calculs de dose reposent sur la supposition que les conditions sont toujours celles qui prévalaient lors de la tomodensitométrie réalisée pour la planification. Si ce n’est pas réellement le cas, la zone tumorale pourrait ne pas être suffisamment irradiée tandis qu’un organe sensible pourrait être trop touché. Si le patient s’écarte de 1 à 2 cm de la position prévue, la zone irradiée sera aussi décalée de cette distance. Cette incertitude doit aussi être estimée et prise en compte dans le concept de traitement. Lors de la planification, une distance de sécurité est prévue autour du volume tumoral à traiter pour garantir une irradiation complète. L’inconvénient de ce concept est qu’il entraîne une augmentation significative du volume à irradier et donc des effets indésirables correspondants. En effet, plus l’irradiation est précise, plus la distance de sécurité est petite et plus le volume à traiter est faible.

Imagerie embarquée (OBI)

Outre les accessoires de positionnement déjà décrits, il existe de nouvelles possibilités de contrôler et surtout d’améliorer la précision de la position du patient grâce à un système de contrôle du positionnement. Avant la séance, deux images sont prises dans des directions différentes. Ces images qui présentent la position actuelle du patient sont alors comparées aux images de référence du système de planification. Les images actuelles et celles de la planification sont fusionnées et les écarts entre la position actuelle et la position d’origine peuvent être déterminés directement. Ensuite, la table de traitement est ajustée pour tenir compte de cet écart. Ainsiacquiert-on la certitude que les patients se retrouvent chaque jour exactement dans la position prévue initialement. Ce système est utilisé chez nous chaque jour en routine avant chaque séance. Notre longue expérience a montré que la manipulation est simple et qu’elle ne rallonge que d’une minute les séances quotidiennes. La précision des irradiations journalières est fortement améliorée et elle est maintenant vraiment de l’ordre du millimètre. Les instituts de radiothérapie et toute l’équipe de traitement ne sauraient aujourd’hui concevoir une séance de radiothérapie sans utiliser ce système.

Compensation des mouvements respiratoires

La synchronisation de l’irradiation avec les mouvements respiratoires est une évolution toute récente (respiratory gating). Elle est importante pour les tumeurs qui se déplacent à cause de l’aspiration et de l’expiration. Nous utilisons par exemple cette technique pour les femmes qui ont un cancer du sein gauche. Il est connu que le risque d’infarctus est plus élevé pour ces patientes 10 à 20 ans après la radiothérapie. La cause pourrait en être la co-irradiation de la face antérieure du cœur. Si l’irradiation n’a lieu qu’au maximum de la phase d’aspiration, le cœur est éloigné du sein par l’augmentation de volume du poumon et est donc mieux protégé.

Entre temps, il a été démontré que la dose de radiation atteignant la face antérieure du cœur est réduite de façon significative par la synchronisation respiratoire de l’irradiation (d’une valeur moyenne de 40 Gy à moins de 10 Gy).

Avantages

Aujourd’hui encore, la plupart des patients sont traités avec un accélérateur linéaire.

Les avantages de l’accélérateur linéaire

Son avantage principal est de pouvoir traiter de plus grands volumes. Une tumeur maligne est appelée cancer parce que les cellules tumorales poussent vers l’avant à partir de la masse centrale (le nodule que l’on peut palper ou voir en IRM/CT) comme les pinces d’un crabe. De plus, elles ont la particularité de pénétrer dans les vaisseaux et de continuer leur croissance dans les vaisseaux lymphatiques par exemple. Les ganglions lymphatiques situés à proximité de la tumeur sont alors touchés eux aussi.

Comme la guérison ne peut avoir lieu que si toutes les cellules cancéreuses du corps ont été détruites, il faut souvent traiter une zone nettement plus grande que la seule tumeur visible. Dans ce cas, l’accélérateur linéaire a des performances supérieures à tous les autres appareils de radiothérapie.

Les avantages décisifs sont donc:

  • Une irradiation précise, même pour de grands volumes
  • De longues années d’expérience
  • L’association avec d’autres formes de thérapies telles que la chimiothérapie (les avantages sont maintenant indiscutables pour certaines tumeurs)
L’appareil

Nos instituts sont équipés d’accélérateurs linéaires de la dernière génération. Outre les méthodes conventionnelles, cet appareil high-tech peut aussi administrer la radiothérapie stéréotaxique avec une précision inférieure au millimètre et donc traiter très exactement les tumeurs situées dans des zones critiques. Grâce à cette précision incroyable, des doses unitaires plus fortes peuvent être administrées tandis que leur nombre total se laisse réduire. La plus grande puissance permet aussi de réduire la durée de la séance qui passe de une heure à 10-20 minutes.

L’appareil capte aussi les mouvements causés par la respiration et rend possible la synchronisation respiratoire, une technique qui procède à l’irradiation lors de phases respiratoires prédéfinies, réduisant ainsi les dommages sur les tissus sains.